实验3：测定电池的电动势和内阻_导学案

12.10测定电池的电动势和内阻【学习目标】1.学习测量电源电动势和内阻的方法，掌握科学测量的步骤。2.了解实验中误差的来源，了解用不同方法测量得出结果E与r的误差分析。3.知道实验原理，学会科学处理实验数据的方法——公式法和图象法。【同步导学】1、实验原理（1）用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。如图（1）所示：测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。原理公式：_____________（2）用电流表、电阻箱测量。如图（2）所示：测出两组______值，就能算出电动势和内阻。原理公式：_____________（3）用电压表、电阻箱测量。如图（3）所示：测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。原理公式：_____________这几种方法均可测量，下面我们以图（1）所示的方法介绍实验步骤和实验数据的处理方法。2．实验器材：电池（待测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线，坐标纸。3．实验步骤：（1）确定电流表、电压表的量程，按照电路原理图把器材连接好。（2）把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端。（3）闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电压表和电流表的读数，用同样方法测量并记录几组I、U值。（4）断开电键，整理好器材。（5）数据处理：在坐标纸上作U－I图，求出E、r4．注意事项：（1）实验电路图：安培表和滑动变阻器串联后与伏特表并联。（2）测量误差：E、r测量值均小于真实值。（3）安培表一般选0－0.6A档，伏特表一般选0－3V档。（4）电流不能过大，一般小于0.5A。5.数据记录6.数据处理I的数据，代入rIUE得rIUEI11、代数法用两组U和解方程组得到E和r的值为了减小实验的偶然误差，应该利用U、I的值多求几组E和r的值，算出它们的平均值2图像法以I为横坐标、U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量值在坐标系中描点作图。思考：（1）在上面的图像中怎样找到电池的电动势和内电阻？(2)比较两种方法得到的结果是否一致。7.误差分析实验中的误差属于系统误差，请同学们进一步讨论，得到的数值是偏大还是偏小？（提示：利用图线及合理的推理）图（2）图（3）图（1）rIUE222★思考：在选用电路图时，还可将接在外面（图2），原则上也是可以的，那么我们在做实验时是否两个都可以，还是哪一个更好？为什么？图2中的误差主要来自哪里？例1在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中,所用电流表和电压表的内阻分别为0.1Ω和1kΩ.下面分别为实验原理图及所需的器件图.（1）.试在下图中画出连线,将器件按原理图连接成实验电路.（2）一位同学记录的6组数据见表.试根据这些数据在下图中画出U-I图线.根据图象读出电池的电动势E=V，根据图象求出电池内阻r=Ω.I(A)0.120.200.310.320.500.57U(V)1.371.321.241.181.101.05例2有两只电压表A和B，量程已知，内阻不知等于多少；另有一节干电池，它的内阻不能忽略，但不知等于多少.只用这两只电压表、开关和一些连接用的导线，能通过测量计算这节电池的电动势(已知电动势不超出电压表的量程，干电池不许拆开画出你测量时所用的电路图；(2)以测得的量作为已知量，导出计算电动势的式子1．在《测定电池的电动势和内电阻》的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪些仪器.可以达到测定目的()A.一只电流表和一只滑动变阻器B.一只电流表和一只电压表C.一只电流表和一只电阻箱D.一只电压表和一只电阻箱2．下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法，其中既减小偶然误差，又直观、简便的方法是（）A．测出两组I，U的数据，代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r中，即可求出E和rB．多测几组I，U的数据，求出几组E，r，最后分别求出其平均值C．测出多组I，U的数据，画出U—I图像，再根据图像求E，rD．多测出几组I，U数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出开路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r3．如图3是测量电源电动势和内电阻的电路，关于误差的说法正确的是（）A．由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值；B．由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值；C．由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值；Av图33D．由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值；E．测出的电动势与真实值相同；Ｆ．测出的电动势比真实值小．4．如图所示是根据某次实验记录的数据画出的U－I图线，关于此图线，下列的说法正确的是()A.纵轴的截距表示电源的电动势，即E=3.0VB.横轴的截距表示电源的短路电流，即I短=0.6AC.电源的内阻r=5ΩD.电源的内阻r=1.0Ω5.现有器材：量程为10.0mA、内阻约30-40Ω的电流表一个，定值电阻R1=150Ω，定值电阻R2=100Ω，单刀单掷开关两个，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。（1）画出电路图。（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为，式中各直接测得量的意义是：6.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：①干电池E（电动势约为1.5V、内电阻大约为1.0）②电压表V（0~15V）③电流表A（0~0.6A、内阻0.1）④电流表G（满偏电流3mA、内阻Rg=10）⑤滑动变阻器R1（0~10、10A）⑥滑动变阻器R2（0~100、1A）⑦定值电阻R3=990⑧开关、导线若干⑴为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是_________（填写字母代号）；⑵请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号。(3)上图为某一同学根据他设计的实验，绘出的I1—I2图线（I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数），由图线可求得被测电池的电动势E=_____V，内电阻r=_____。7测量电源的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）。器材：量程3V的理想电压表○V，量程0.5A的电流表○A（具有一定内阻），固定电阻R=4Ω，滑动变阻器R′，开关S，导线若干。①画出实验电路原理图。图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出。00.20.40.62.42.62.83.0I/AAU/V4②②实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出E=，r=。（用I1，I2，U1，U2及R表示）8.在测一节干电池（电动势约为1.5V，内阻约为2Ω）的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：A电压表量程为15V，B电压表量程为3V，A变阻器为（20Ω，3A），B变阻器为（500Ω，0.2A）。电压表应该选（填A或B），这是因为。变阻器应该选（填A或B），这是因为。9．某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内电阻。已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约为1Ω；电压表(0一3V，3kΩ)、电流表(0～0.6A，1.0Ω)、滑动变阻器有R1(10Ω，2A)和R2(100Ω，0.1A)各一只．（1)实验中滑动变阻器应选用(填“R1”或“R2”)。(2)在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路。(3)在实验中测得多组电压和电流值，得到如图丙所示的U－I图线，由图可较准确地求出该电源电动势E＝V；内阻，rΩ。11．要测量一电源的电动势E（小于3V）和内阻r（约1Ω），现有下列器材：电压表V（3V和15V两个量程）、电阻箱（0~999.9Ω）、定值电阻R0=3Ω、开关和导线。某同学根据所给器材设计如下的实验电路。（1）电路中定值电阻R0的作用是（2）请根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线连接电路。（3）该同学调节电阻箱阻值R，读出对应的电压表读数U，得到二组数据：R1=2.0Ω时U1=2.37V；R2=4.0Ω时U2=2.51V。由这二组数可求得电源的电动势为E=V，内阻为r=Ω．甲AVErS乙U/VI/A0．80．91．01．10．30．20．101．51．21．41．30．4丙R03–V15RR0SE甲V乙